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技術 画像認識方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 加藤秀明
出願日 1999年10月28日 (21年1ヶ月経過) 出願番号 1999-306685
公開日 2001年5月11日 (19年7ヶ月経過) 公開番号 2001-126069
状態 拒絶査定
技術分野 画像処理 電気部品の供給・取り付け 電気部品の組立体の配線および製造の監視 イメージ分析
主要キーワード 正規画像 検出目標 マスター画像 認識効率 ノイズ部分 認識画像 不要情報 内部画像
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年5月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

認識効率を向上させ、認識精度を確保できる画像認識方法を提供することを目的とする。

解決手段

電子部品カメラ撮像して得られた画像データを登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像とをマッチングさせることにより検出目標を特定する画像認識方法において、検出目標のマスター画像フィルタリング処理することによりこのマスター画像内で輝度差所定値より大きい部分を検出目標の電子部品10を示す暗像部Aの輪郭線BL1,BL2として抽出して作成された登録パターンを用いるようにした。これによりマッチング時の参照対象画素数を減少させて認識効率を向上させるとともに、検出目標以外の部分に存在する外乱の影響を排除して認識精度を安定させることができる。

概要

背景

電子部品実装装置組立装置などにおける位置決めの方法として画像認識が広く用いられている。この画像認識による位置決め方法は、カメラにより撮像された認識対象の画像を予め参照用正規画像パターンとして登録された登録パターンマッチングさせることにより、検出目標の位置を特定するものである。従来この登録パターンとして、検出目標を含む認識対象を正常状態で撮像して得られたマスター画像そのものを用いていた。

概要

認識効率を向上させ、認識精度を確保できる画像認識方法を提供することを目的とする。

電子部品をカメラで撮像して得られた画像データを登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像とをマッチングさせることにより検出目標を特定する画像認識方法において、検出目標のマスター画像をフィルタリング処理することによりこのマスター画像内で輝度差所定値より大きい部分を検出目標の電子部品10を示す暗像部Aの輪郭線BL1,BL2として抽出して作成された登録パターンを用いるようにした。これによりマッチング時の参照対象画素数を減少させて認識効率を向上させるとともに、検出目標以外の部分に存在する外乱の影響を排除して認識精度を安定させることができる。

目的

しかしながら、上記従来の画像認識方法には以下のような問題点があった。まず、登録パターンと認識対象の画像とのマッチング処理においては、登録パターンを構成する画像の各画素認識画像の各画素と比較する処理が行われる。このため、登録パターンを構成する画像の画素数が大きい程、マッチング処理に長時間を要し画像認識効率が低下することとなっていた。また、認識対象を撮像して得られる画像には検出目標以外の画像が含まれており、従来はこれらの部分もマッチングの対象となっていた。このため、認識画像に照明状態などの外乱によって生じる光沢ムラが存在する場合には、マッチングによって求められる一致度にばらつきが生じ、安定した認識を行うことができず認識精度が確保できなかった。このように、従来の画像認識方法には、認識効率の向上および認識精度の確保が困難であるという問題点があった。そこで本発明は、認識効率を向上させ、認識精度を確保できる画像認識方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

認識対象カメラ撮像して得られた画像データを画像記憶部に記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された検出目標の登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像とをマッチングさせることにより検出目標を特定する画像認識方法であって、検出目標のマスター画像フィルタリング処理することによりこのマスター画像内での輝度差に基づいて検出目標の輪郭線を抽出し、この抽出された輪郭線を含む画像を前記登録パターンとして用いることを特徴とする画像認識方法。

技術分野

0001

本発明は、認識対象撮像して得られた画像を検出目標登録パターンマッチングさせることにより検出目標の位置を特定する画像認識方法に関するものである。

背景技術

0002

電子部品実装装置組立装置などにおける位置決めの方法として画像認識が広く用いられている。この画像認識による位置決め方法は、カメラにより撮像された認識対象の画像を予め参照用正規画像パターンとして登録された登録パターンとマッチングさせることにより、検出目標の位置を特定するものである。従来この登録パターンとして、検出目標を含む認識対象を正常状態で撮像して得られたマスター画像そのものを用いていた。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記従来の画像認識方法には以下のような問題点があった。まず、登録パターンと認識対象の画像とのマッチング処理においては、登録パターンを構成する画像の各画素認識画像の各画素と比較する処理が行われる。このため、登録パターンを構成する画像の画素数が大きい程、マッチング処理に長時間を要し画像認識効率が低下することとなっていた。また、認識対象を撮像して得られる画像には検出目標以外の画像が含まれており、従来はこれらの部分もマッチングの対象となっていた。このため、認識画像に照明状態などの外乱によって生じる光沢ムラが存在する場合には、マッチングによって求められる一致度にばらつきが生じ、安定した認識を行うことができず認識精度が確保できなかった。このように、従来の画像認識方法には、認識効率の向上および認識精度の確保が困難であるという問題点があった。そこで本発明は、認識効率を向上させ、認識精度を確保できる画像認識方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0004

請求項1記載の画像認識方法は、認識対象をカメラで撮像して得られた画像データを画像記憶部に記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された検出目標の登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像とをマッチングさせることにより検出目標を特定する画像認識方法であって、検出目標のマスター画像をフィルタリング処理することによりこのマスター画像内での輝度差に基づいて検出目標の輪郭線を抽出し、この抽出された輪郭線を含む画像を前記登録パターンとして用いるようにした。本発明によれば、検出目標のマスター画像をフィルタリング処理することによりこのマスター画像内での輝度差に基づいて検出目標の輪郭線を抽出し、この抽出された輪郭線を含む画像を前記登録パターンとして用いることにより、マッチング時の参照対象の画素数を減少させて認識効率を向上させるとともに、検出目標以外の部分に存在する外乱の影響を排除して認識精度を安定させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0005

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の画像認識装置の構成を示すブロック図、図2は同画像認識方法の登録パターン作成処理を示すフロー図、図3は同認識対象の画像図、図4(a)は同画像の輝度分布を示すグラフ図4(b)は同画像の輝度差を示すグラフ、図5は同認識対象の画像図である。まず図1を参照して画像認識装置の構成を説明する。ここでは、電子部品を基板実装する電子部品実装装置に組み込まれて使用される画像認識装置について説明する。図1においてカメラ1はノズル9に保持された状態の電子部品10を下方から撮像する。AD変換部2はカメラ1により取り込まれたアナログ画像データデジタル画像データに変換する。画像記憶部3はデジタル変換された画像データを記憶する。登録パターン記憶部4は検出目標として登録された図形のパターン、すなわちパターンマッチングにおいて参照されるパターンを記憶する。操作・入力部5はキーボードタッチパネルポインティングデバイス等で構成されており、操作コマンドや各種データの入力を行う。プログラム記憶部6は、撮像動作画像処理などの各種の動作・処理に必要なプログラムを記憶する。CPU7は演算部であり、プログラム記憶部6に記憶されたプログラムに従い、各種の演算、処理を行う。表示部8はCRTであり、カメラ1によって撮像された画像の表示や、操作・入力時の案内画面の表示などを行う。次に図2のフローに従ってパターンマッチングに用いられる登録パターンの作成処置について各図を参照しながら説明する。まず、認識対象の電子部品10をカメラ1で撮像してマスター画像を取得する(ST1)。これにより、図3(a)に示すように、電子部品10の下面を暗像Aとし、背景部分を明像Bとする画像を取得する。このようにして取得されたマスター画像は、電子部品10の形状や位置を認識するための参照パターンとして用いられるには必ずしも適切ではない場合がある。この画像には電子部品10の認識には不要な情報や、また適正な認識の妨げとなるノイズ成分を含んでいるためである。すなわち、電子部品10以外の背景画像や電子部品10の内部画像などは形状認識には必ずしも必要ではない。そこで、このような不要情報やノイズ成分を除去するための処理を行う。ここではこの目的のため電子部品10の位置や形状を特定するために必要な輪郭線のみを抽出する処理を行う。この処理に際してまず、マスター画像をファイルタリング処理する(ST2)。以下、フィルタリング処理について説明する。図3(b)において、電子部品10を示す暗像部分AのY方向の辺Al1を横切って設定された直線LLに沿う各画素の輝度分布を求める。図4(a)はこのようにして求められた輝度分布のグラフである。このグラフからわかるように、暗像部分Aでは輝度値は低く、背景の明像部分Bでは輝度値が高くなっている。そしてこの輝度分布より、図4(b)に示すように隣接する各画素間での輝度差の分布を求める。すなわち、電子部品10の輪郭線の抽出はこの輝度差に基づいて行われ、輝度差が予め定められた所定値より大きい画素範囲(明像部分と暗像部分との境界点)を検出する。そして、直線LLを辺Al1に沿って順次スキャンすることにより、明像部分Bと暗像部分Aとの境界線BL1を得る。同様に、X方向の辺Al2を横切る直線を設定し、この直線に沿う輝度分布を求めることにより、図3(c)に示す境界線BL2を得る。このようにして得られた境界線BL1,BL2は検出目標である電子部品10の輪郭線に相当する。そして、このようにして得られた画像パターンが電子部品10の輪郭線を示す登録パターンとして作成され(ST3)、作成された登録パターンは登録パターン記憶部4に記憶される。これにより、登録パターンの準備が完了し登録パターンとのマッチングによる画像認識が可能となる。次に、図5を参照して上記フィルタリング処理された登録パターンを用いた画像認識について説明する。このパターンマッチングにおいては、認識対象を撮像した画面から、登録パターンに示す輪郭線(境界線BL1,BL2)に対応する範囲の画素のみを参照領域として取り出し、登録パターンとの一致度を求めるマッチング処理を行う。そして、もっとも高い一致度を与える参照領域の位置を以て、検出位置とする。図5位置検出を目的としてカメラ1によって電子部品10を撮像した画像、すなわち認識画像を示している。ここで得られた画像中には、図5に示すように電子部品10の背景部分、すなわち明像部分Aに現れた輝度ムラN1や、電子部品10に相当する暗像部分内部の輝度ムラN2などのノイズが存在する。このようにノイズが存在する場合にあっても、マッチングに用いられる登録パターンは、図3(c)に示すように電子部品10の輪郭線のみであるため、輝度ムラN1,N2の範囲は参照の対象から除外される。従って、パターンマッチングにおいて参照される画素数が少ないことから、マッチングに要する時間が大幅に短縮される。また前述のように認識画像内に輝度ムラなどのノイズ部分が含まれていても、これらのノイズは参照の対象とされないことから、パターンマッチング精度が輝度ムラなどのノイズやその他の外乱によって影響されることがない。従って、高精度の画像認識を高効率で行うことが可能となる。なお、本実施の形態では、検出目標としてノズルに保持された状態の電子部品の例を示したが、認識対象が基板であり基板に形成された認識マークや基板に実装された状態の電子部品が検出目標であってもよい。また、本実施の形態では検出目標の電子部品10を暗像とし背景を明像とする例を示しているが、異なる照明方式を用いて電子部品10を明像とし、背景画像を暗像とする場合であってもよい。要は、パターンマッチングにおいて輝度差を用いて検出目標の認識を行う場合であれば本発明の対象とすることができる。

発明の効果

0006

本発明によれば、検出目標のマスター画像をフィルタリング処理することによりこのマスター画像内での輝度差に基づいて検出目標の輪郭線を抽出し、この抽出された輪郭線を含む画像を前記登録パターンとして用いるようにしたので、マッチング時の参照対象の画素数を減少させて認識効率を向上させるとともに、検出目標以外の部分に存在する外乱の影響を排除して認識精度を安定させることができる。

図面の簡単な説明

0007

図1本発明の一実施の形態の画像認識装置の構成を示すブロック図
図2本発明の一実施の形態の画像認識方法の登録パターン作成処理を示すフロー図
図3本発明の一実施の形態の認識対象の画像図
図4(a)本発明の一実施の形態の画像の輝度分布を示すグラフ
(b)本発明の一実施の形態の画像の輝度差を示すグラフ
図5本発明の一実施の形態の認識対象の画像図

--

0008

1カメラ
3画像記憶部
4登録パターン記憶部
7 CPU
10 電子部品

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